Biochemische und histologische Untersuchungen physiologischer Anpassungen an Hitzestress bei der mediterranen Landschnecke Xeropicta derbentina

Abstract

Die Befähigung xerothermophiler Landschnecken selbst unter extrem fordernden Umweltbedingungen zu überleben bedarf einiger Verhaltensadaptionen sowie Anpassungen auf physiologischer und morphologischer Ebene. Im Rahmen dieser Arbeit konnten neue Erkenntnisse über diese adaptiven Mechanismen bei der Schneckenart Xeropicta derbentina gewonnen werden und Anpassungsstrategien für die jeweiligen Lebensphasen der Tiere abgeleitet werden. Aufgrund der Ergebnisse kann für X. derbentina ein annueller Lebenszyklus in Südfrankreich angenommen werden. Daher wurde im Frühjahr noch eine geringe Schalengröße detektiert, assoziiert mit einer dunklen Bänderung der Tiere, welche als Juvenilfärbung interpretiert werden kann und im Laufe des Schalenwachstums über das Jahr hinweg durch verschiedene Schalenfärbungen (Morphen) abgelöst wird. Durch Korrelation des Stressprotein-Levels (Hsp70) mit dem Temperatur-Tagesprofil zeigte sich, dass die Induktion von Hsp70 zwar mit steigenden Umgebungstemperaturen zunimmt, jedoch, vermutlich aufgrund eines bereits hohen konstitutiven Basis-Levels von Hsp70, die Induktion bei juvenilen Tieren weniger stark ausfällt als bei Adulti. Im späten Frühling konnte folgendes Schema identifiziert werden: Große Schnecken mit vornehmlich heller Gehäusefärbung halten sich tagsüber in größerer Höhe über der Bodenoberfläche auf und weisen dabei einen niedrigen Hsp70-Level auf, wohingegen kleine Vertreter mit dunkleren Gehäusen eher in Grundnähe verweilen, dabei jedoch mehr Hsp70 induzieren. Außerdem konnte nach experimentell induziertem Temperaturstress beobachtet werden, dass dunklere Morphen befähigt waren, Hsp70 bis zu einem gewissen Grad höher zu induzieren als hellere Morphen. Zusätzlich kommt es in dieser Lebensphase vermehrt zur Generierung von Lipidperoxiden - hervorgerufen durch oxidativen Stress. Es zeigte sich, dass helle Morphen vor allem in „niedrigen“ Temperaturbereichen einen geringeren Gehalt an Lipidperoxiden aufwiesen als dunkler gefärbte Individuen und daher scheinbar ein wirkungsvolleres antioxidatives Abwehrsystem besitzen. Außerdem offenbarten weitere Untersuchungen, dass X. derbentina bereits einen hohen konstitutiven Level an Katalase besitzt. Im Sommer erreichen die Tiere das Adultstadium und weisen mehrheitlich eine weiße Schalenfärbung auf. Untersuchungen des Hepatopankreas wiesen diesen als ein stark in die Hitzestresssituation involviertes Organ aus. Aufgrund von intraspezifischen Variationen im Hsp70-Induktionsmuster konnten bei Vergleichen mit der jeweiligen populationsspezifischen Integrität des Hepatopankreas drei verschiedene (populationsspezifische) Strategien zur Hitzestressbewältigung bei X. derbentina identifiziert werden. Im Zuge weiterer Hitzeexpositionen wurde deutlich, dass Hsp70 sowie die antioxidativen Enzyme Katalase und Glutathionperoxidase ein effektives Schutzsystem unter physiologisch ungünstigen Temperaturbedingungen bei X. derbentina bilden. Gegen Ende des Jahres fällt die Kapazität der Schnecken zur Induktion von Stressproteinen deutlich ab bzw. bleibt gänzlich aus, was mit dem Alter der Tiere in Verbindung gebracht werden kann. Zum Ende des Jahres sterben die meisten Tiere.